石油与农产品价格长期互动关系研究

石油与农产品价格长期互动关系研究

2002年，随着世界经济的恢复，国际能源市场对石油消费的需求增加，国际石油价格不断上升。值得注意的现象是在油价上涨期间,诸多初级品如农产品、铜、铝、铁矿石等价格也在上涨。油价上升是否引发了初级品价格的上升,石油与初级品之间的长期价格互动关系如何,这正是本文探讨的主要内容。一、价格波动:物质、财政、能源与产品油价波动是否高于其它初级品价格波动的问题一直存在争议。因为该问题需要涉及不同贸易商品的定价机制和商品市场结构(1),以及有关产品类别和比较期间的选择等诸多因素。初级产品的价格波动无论是在经济的宏观还是微观层面,都具有广泛而深远的经济及政策意义。Humphreys、McClain(1998)及Awerbuch(2003)的研究认为,对于大宗初级品的进出口国来说,理解与产品价格波动相关联的风险因素及其作用机制,是制订冲击应对政策的基础。这其中包括能源价格的管制、能源配给以及为减少石油消费依赖的能源多样化政策。对于企业而言,投入品价格的波动又将左右技术替代效率的选择,进而引发厂商偏好、技术选择等一系列决策行为的改变。Clem(1985)在广泛的产品价格比较的基础上发现,1975至1984年间农产品的价格波动最为剧烈。为此Clem还分析了156种计入PPI的商品,认定初级产品比工业制成品的价格波幅剧烈,同时农产品价格的波动要远超过非农产品的价格波幅。在Clem分析所采用的三个区间中,原油及煤碳价格的波动幅度远比非农初级品价格波动幅度小,而初级金属制品价格波幅却远高于燃料价格波幅。然而Fleming、Ostdiek(1999)的研究认为,自1970年代第一次石油危机始,油价波动幅度开始超越其它商品。Plourde、Watkins(1998)的研究发现,原油价格在1985至1994年间的波动幅度高于其它9种产品的波动,并且在统计上显著高于其中6种。他们认为由于地理分布的不均导致的高额运输、储备成本及石油精炼设备的资产专用性等主要因素,决定了石油价格的高波动性。Plourde与Clem研究结论相异的原因之一是二者研究时所处历史时期的差异。Pindyck(1999)分析了1870至1996年间原油、煤碳及天然气价格的变化情况并设计了一种计量长期中波动变化的方法,然而没有对其波动关系给出明确结论。Regnier(2006)使用了美国PPI(ProducerPriceIndex)自1945年1月至2005年8月间的月度数据,检验与能源相关的初级品及工业制成品价格的波动关系,得出了与以前的研究较为接近结论。Regnier认为石油及能源价格的波幅在1973年的石油危机后开始加大,然而同期所有产品的价格均发生了大幅度上升,这也部分解释了Clem(1985)的研究结论。但是Regnier同时指出,到20世纪70年代末期石油价格并没有如同其它产品价格那样回到1973年前的水平,反而波动更加剧烈。1980年代中期石油价格的波动超过了其它大部分初级产品的波动并延续至今。其研究认为从1986年开始,石油价格的波幅超过了95%的美国国内生产的并且计入PPI的商品,而至今石油价格的波动仍超出65%的初级产品价格波幅。我们认为Regnier只使用了PPI的分组数据而未细化到产品数据并且类别范围过于宽泛,如对产品价格波动的比较中既涉及到了能源产品和初级产品,又涉及到含耐用品的工业制成品和服务产品的价格,这种比较可能重复计算了能源价格成本。此外国内学者多从商品期货与经济增长、单一商品期货与现货关系等角度进行研究,鲜见对诸多初级品价格关系的分析。本文则力争从这一角度对众多初级品间的价格关系及其互动影响作深入探讨。二、数据和测量方法(一)数据来源及描述初级产品主要是以农产品及矿产品为主要代表的产品类别,但是国际组织对初级产品的划分存在一定交叉。如按照联合国制订的SITC第四版(Rev.42006)分类标准,国际贸易商品分为10大类。普遍认为其中前5大类是初级产品,而后5大类为工业制成品。同时国际货币基金组织(IMF)定期公布的初级产品价格指数以非燃料和燃料进行大类划分。在非燃料类别下主要分为农产品和工业投入品,工业投入品中又包括农业原材料和金属制品。在SITC(Rev.4)中金属制品则属于第七大类工业制成品。此外以往的文献中在研究时多使用由美国劳工部每月公布的“生产者价格指数”PPI作为数据的来源。而PPI是一族指数,是原材料、中间品和产成品的三个生产环节及过程中的PPI,而初级产品却可能分布在三个PPI之中。考虑到不同的分类体制及以往文献的商品选择,本文的研究中“初级产品”的选择力求以明确的商品类别划分作为数据的分类依据,以IMF网站公布的初级产品价格指数及价格构成(1980:1-2006:12)月度数据作为数据分析区间和数据来源,对主要初级产品的价格波动情况进行详细的分类考察,其分类见表1。此外本文所使用的原油价格数据为Brent、Dubai、WTI三地原油现货价格的均值并使用当期美元加权贸易汇率指数调整,样本区间及样本点同上述14种商品。故此本文中初级产品的选择为具有特定品质、规格及价格形成机制的标准国际贸易品。同时这些初级产品的选择具有较广泛的代表性,可以归结为5大类,即燃料(石油)、农产品(2)(1-6)、饮料(7)和工业投入品中农业原材料(8-11),工业投入品中金属制品(12-14)。未同时选择天然气、煤碳、铀矿等初级能源产品作为燃料组,是因为本文假设这些初级能源产品与原油之间的替代关系将使价格波动趋于复杂化。数据的描述性统计见表2,限于篇幅中位数、极值等数据加以省略(3)。在描述性统计中,各类初级产品价格的统计结果均表现出了近似正态分布的良好统计性。除牛肉价格数据的偏度值为负值外,其余数据均为正值。以标准正态分布来衡量,非工业投入品小麦、大麦、大豆、棕榈油、牛肉、咖啡及工业投入品中的棉花其价格时序数据分布最为接近正态分布。从标准差的比较中可以看出,金属制品铜和铝的标准差最大,反应出金属制品的价格波动率要远高于其它初级产品。此外利用Jarque-Bera统计量对所有初级品价格时间序列的正态分布检验,结果都不能拒绝正态分布的假设。(二)价格波动的统计及计量由于考虑到样本规格、价格数据计量单位的不同,因此在数据使用前要对样本数据进行有效的调整和预处理以便于进行统计比较。故此本文首先通过对所有初级品价格的原始数据以1995年为基期水平进行了价格的指数化处理,其次计算价格指数的变化率,以便考察价格的实际波动情况并便于进行不同产品间的比较。在数据的预处理过程中计算并比较了不同产品价格波动率的相关系数表3,并同时给出农产品、饮料、农业原材料投入品和金属制品四类价格指数与石油价格指数的图示关系,如图1所示。在初级产品的价格波动的计量方面,着重考察石油产品价格与其它初级产品价格的走势及波动上是否具有长期均衡的协整关系,这种协整关系都有哪些主要特征。进行协整检验需要先对各价格指数序列进行平稳性检验,并在此基础上分别对各序列与石油价格指数进行协整检验,本文使用基于回归残差的ADF检验方法。1.主要产品价格波动情况价格波动率是以当期价格指数的一阶差分值比前期价格指数水平计算得出的,本文中价格波动率的相关性计算结果如表3示。在表3中相关系数的计算所使用的数据为各序列价格指数的波动率数据,从该表的数据中可以看出与石油价格波动相关性相对较高的初级产品排序依次是,橡胶、铝、铜、羊毛及铁矿、硬木等,这些产品均为典型的工业投入品。相对的油价与农产品、饮料价格波动水平的相关性较低(除牛肉外),与食糖价格波动几乎不存在任何相关性。此外通过观察可知,价格波动率相关性较高的初级品集中地分布在表中对角线的两端,即表现为主要农产品之间(小麦、大麦、大豆、棕榈油)、工业投入品之间(如铜、铝)价格波动的高度相关性。由此可见产品大类内部的价格波动情况更为一致,这可能与同类产品之间存在一定的替代性有关。图1反应了取自样本的石油价格指数与农产品、饮料、农业原材料及金属制品价格指数间的走势关系。为表示的方便,四类价格指数是各初级产品价格指数贸易加权的综合反映。通过该图可知石油价格指数的波动在1980年代前期(第二次石油危机)、1990年代初的海湾战争期间以及始于2002年初至今的世界经济复苏的三个阶段处于高涨期。与之相对的则是1986年石油价格的崩盘、1997年亚洲金融危机引发的世界经济衰退及911事件期间三个明显的价格低谷。通过上图比较可知,饮料价格指数(以咖啡为主)的波动频率要高于其它三大类初级品,而农产品价格指数在20世纪80年代初期的波动较为明显。在四大类初级产品中,只有金属类初级品的价格波动趋势与石油价格的波动趋势最为接近。综合来看,四大类初级产品价格指数在1980年代前期与油价指数有较近似的变动趋势,但这种趋势在进入2000年后发生了一定变化,除金属类初级品外,农产品、饮料、农业原材料三大类产品价格指数并未显著跟随石油价格指数的波动方向前进。当然图示分析的缺陷是,这种综合类指数可能会使原来个别产品价格波动的显著性淹没在加权均值之中,为此后文将做进一步个别检验。2.类初级品型的协整检验对此情况的深入解释仅依靠图形分析是不够的,需要作进一步的计量检验,通过对协整关系的验证来分析石油价格与其它初级产品价格波动之间是否存在长期的均衡关系。对5大类价格指数的平稳性进行检验结果见表4,通过图1的观察可知所有价格指数序列均值不为0,并且在整个观察区间各时序数据的趋势成分不是特别明显,故此考虑在使用ADF检验方法时,分别采取含有截距项但不含趋势项成分及同时含有截距项和趋势项成分的两种检验形式。差分序列由于除去了趋势成分故采用仅截距与零成分两种ADF形式。具体检验形式如式(1)及(2)所示:在对5类价格指数的水平值进行的ADF检验时发现饮料、农业原材料价格指数水平值在两种情况下分别在5%及1%的置信水平上较好地拒绝了存在单位根的原假设,即两类产品价格指数序列为平稳性序列(4)。其余3大类价格指数序列均不能拒绝存在一个单位根的原假设,即石油、农产品、金属制品价格指数为非平稳序列。在对其水平值进行一阶差分变换后的ADF检验证明为严格的平稳性序列,三者均为一阶单整序列I过程。在确定了各类型初级品价格指数序列的平稳性关系之后,可以进一步进行协整关系的检验,设定协整检验的方程形式如下:方程(3)为含有截距项β1及系数β2的回归方程,XP_index代表除石油价格指数以外的其它初级品价格指数、OilP_index代表石油价格指数。协整检验就是通过对残差序列u的单位根检验以判断其是否为平稳序列,并以此来判断确定变量之间是否存在长期的均衡关系。这种检验对序列性质的要求是,序列水平值的平稳性检验应该具备相同阶数。在对农产品和金属制品价格指数与石油价格指数的协整关系进行检验中,农产品与石油价格指数残差序列在10%的置信水平上显著,对金属与石油价格指数之间残差序列的ADF检验能够很好的拒绝存在单位根的原假设(t=-2.75,在1%水平上显著),即残差序列为严格平稳序列,表明金属制品价格与石油价格指数间存在协整关系。通过协整检验可知,长期来看农产品价格指数与石油价格指数间存在一定的均衡变动关系,而金属制品与石油价格指数之间则存在更强的波动趋势和均衡关系。然而应该值得注意的是,以大类别计量的商品价格指数的协整检验,可能淹没了个别商品间的均衡关系,因此我们分别对石油与4大类初级品中的具体产品分别做进一步具体的比较研究。由于石油价格指数序列为I过程,因此需要首先对各初级品的平稳性进行判断,即是否为I过程。表5所示14种初级产品价格指数水平值的平稳性检验中有6种为I过程,故此不需要再对这6种初级品与石油价格指数序列进行协整关系检验。从表5检验结果可以看到,原属“农产品”(I)类别的棕榈油、牛肉、食糖3类产品价格指数序列本身是平稳的(I)与石油价格指数不具备相同的平稳性阶数。而原本水平值为平稳的“农业原材料”(I)序列,在具体的产品类别检验中却出现了硬木、羊毛价格指数水平值的不平稳(I),并且硬木价格与石油价格指数间出现了较强的协整关系,表明二者间价格走势存在的长期均衡关系。3.杰检验与其它变量的关系进行协整检验的(3)式是以石油价格指数作为解释变量的,其中暗含着存在石油价格能够直接影响其它初级品价格的“先验性”关系。这种人为设定的关系可能会扭曲事实上完全不同的影响关系次序,并对预测造成影响,故此我们有必要对协整检验后的8类初级品与石油价格指数序列作进一步的格兰杰因果关系检验。格兰杰检验的实质是考察一种变量的不同时期的滞后系数对其它变量当期值的联合检验的显著性。虽然格兰杰检验在形式上表现为一种变量的滞后值对另一变量当前值的“因果”作用,但对于检验的结果并不能简单的理解为不同变量间存在实际意义上的因果联系,这种结论只能作为对不同初级品价格变量间的长期趋势的一种可能推断。由于各序列值是月度数据,在对序列值的检验过程中根据AIC、SC准则和经验判断选择了3期作为滞后长度,变量间两两检验结果见表6。表6中虽然个别的检验数据并不具备很强的解释意义,但总体看检验结论还是可以揭示如下一些经济事实。(1)石油价格指数相对于其它初级品而言表现出较强的外生性特征。除羊毛及铁矿初级品外,石油价格指数的滞后值对其它初级品的影响均要高于其它6种初级品滞后价格对石油价格指数的影响。这种情况反映出石油价格可能要先于多数初级品的价格波动,并可能将自身的扰动以某种渠道传递到其它初级品价格上。(2)农产品及初级金属品大类内各产品之间表现出了较为确定的单向或相互的Granger因果关系。如小麦对大麦、大麦与大豆间、铝与铜之间的Granger因果关系,这一检验结果与实际相同类型初级品间存在一定程度的替代性关系相一致,能够较好的反映出同类初级品价格趋势上存在一定程度的联动性。(3)部分金属制品对农产品存在较强单向Granger因果关系的结论要审慎分析,这一结论可能并不存在现实意义或者可能存在某种未被有效识别的传递渠道。三、协整检验结果1.通过本文的研究可以明确的是,石油产品并不是唯一价格波动剧烈的初级品,其它种类初级品也存在价格的大幅度波动。石油价格指数的波动似乎超越了其它大类初级品价格的波动幅度,但如果细化每一类初级产品的价格指数,则石油价格的波幅就不一定显著。以经过价格指数调整的波幅来衡量,油价的大幅波动体现在1970至1980年代中期,而1980年代中期至2000年间(除海湾战争期间)的价格波动大为减弱,直至2002年以后才有较为显著的攀升。如果将更早期(1960年代前)的石油价格指数纳入分析视野,油价相对其它初级品则表现出相当的稳定性。其它大宗初级品如农产品、金属制品与石油产品一样会产生价格波动,甚至在特定时期波幅超过后者。以具体商品来看,铜、铁矿石的价格波动与石油有类似趋势,铝则不明显。牛肉、食糖、棉花、咖啡等价格指数序列的波动自1980年代起至今有稳定下降趋势并表现出明显的收敛性特征,这一点在糖产品上体现的最为明显。2.依据本文协整检验结果可知,与石油价格指数保持长期均衡关系的初级品依次为大麦、小麦、大豆、硬木、铁矿、铝、铜。这一传递次序特征为,“燃料”到“农产品”再到“工业原料投入品”最后至“初级金属制品”。羊毛与石油价格的波动有一定的联系,但不够紧密。棕榈油、牛肉、食糖、咖啡、棉花及橡胶的价格指数与石油价格的波动趋势不存在统计上的联系,这6种初级品的价格走势相对独立于石油价格的走势。对于上述传递机制一种较为可能的解释是,石油价格的上涨促进了替代性生物燃料的大量使用,这需要消耗大量粮食资源。例如作为石油的第一消费大国美国,其许多州早已将含有10%左右乙醇等“微酿”成分的汽油用于汽车运输。2007年末布什政府签署新能源法案,更是要求到2022年时为车用燃料添加360亿加仑的乙醇汽油。因此国际初级农产品价格的上涨原因可以部分归结于油价上升。农产品价格的上升无疑将会把成本传递到肉类、食用油等产品的后续生产领域中。因此审慎思考2007年的“巴厘岛路线图”及2009年新一轮国际气候